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Da energia potenziale gravitazionale a energia cinetica

Conversione dell'energia potenziale gravitazionale in energia cinetica

Osserva il grafico sottostante ed esponi come energia potenziale gravitazionale ed energia cinetica variano lungo il percorso del corpo lungo la guida, trascurando ogni forma di attrito.

Da energia potenziale gravitazionale a energia cinetica

Svolgimento dell'esercizio

L'esercizio propone il caso di una biglia che lasciata cadere lungo una guida curva converte la propria energia potenziale gravitazionale in energia cinetica.

Trascurando ogni forma di attrito si chiede di argomentare come energia potenziale gravitazionale ed energia cinetica variano lungo il percorso.

Quando il corpo si trova in cima al guida ad un’altezza h rispetto al suolo, esso possiederà solo energia potenziale gravitazionale, in quanto essendo fermo ha componente nulla dell’energia cinetica.

Man mano che scende la componente potenziale si trasforma in cinetica e nella posizione intermedia tra la cima e la quota a terra esso possiederà dunque una parte di energia potenziale (minore di quella iniziale) ed una parte di energia cinetica.

Per il teorema della conservazione dell’energia meccanica, la somma di queste due componente è pari al valore iniziale dell’energia potenziale.

Quando il corpo raggiunge la quota più bassa la componente potenziale si sarà totalmente annullata (h=0) mentre la componente cinetica sarà massima e pari alla componente potenziale iniziale.

Nella fase di risalita la componente di energia cinetica va man mano decrescendo e si trasforma in energia potenziale gravitazione che fa riacquistare quota al corpo fino a riportarlo, in assenza di attrito, fino esattamente alla quota iniziale con velocità nulla.

Altro caso simile

E’ noto che in un sistema isolato in cui compiono lavoro solo forze conservative, l’energia si conserva e può trasformarsi nelle varie forme.

Guardiamo ad esempio l’immagine sotto:

Trasformazione dell'energia

Trascurando ogni forma di attrito e alla luce di quanto esposto, spiega come energia potenziale gravitazionale ed energia cinetica variano lungo il percorso indicato in figura.

La soluzione la trovi qui: trasformazione dell'energia.

Esercizio numerico

Un corpo viene lanciato a velocità 20 m/s su un piano orizzontale scabro.

Esso si ferma dopo aver percorso un tratto lungo 340 m.

Determinare il coefficiente di attrito che caratterizza il piano.

Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: esercizio sul principio di conservazione dell'energia meccanica.

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